Как долго длится синдром Кесслера?

Синдром Кесслера начнется на самых занятых орбитальных высотах с наибольшим количеством пересекающихся спутниковых путей. В настоящее время это низкая околоземная орбита высотой в несколько сотен километров. Как только начнется синдром Кесслера, космические лифты реального мира будут сломаны и разрушят орбитальное кольцо своими обломками. Я не могу сказать, что будет с вашими башнями: это зависит от того, насколько массивны ваши башни, и будут ли они поражены частями, масса которых все еще составляет несколько тонн. Если башни достаточно массивны, они останутся стоять и помогут очистить уровни высоты, которые они охватывают. Если башни недостаточно массивны, некоторые/все они будут разрушены, а часть, находящаяся над ударом, рухнет довольно катастрофическим образом.

Сколько времени нужно, чтобы синдром Кесслера прекратился? Что ж, это функция высоты: чем выше вы поднимаетесь, тем меньше становится атмосферное сопротивление и тем медленнее затухают орбиты обломков. К сожалению, атмосферное давление является экспоненциальной функцией высоты, а само затухание орбиты является самоускоряющимся эффектом. Таким образом, в то время как спутник на высоте 150 км будет совершать только около одного оборота (примерно 90 минут), МКС на высоте 400 км проживет небольшое количество лет, если не будет регулярно перезаряжаться. К сожалению, точных цифр быстро найти не удалось, могу дать только качественный обзор. Насколько я знаю, все, что выше 1000 км, остается на орбите как минимум столетие.

Спутники с эллиптическими орбитами будут иметь тенденцию распространять синдром Кесслера по уровням высоты: они будут сталкиваться с обломками на низкой высоте, но их собственные обломки будут слишком быстрыми для этого уровня высоты и подниматься по эллипсу на большую высоту, где они могут столкнуться. с более высокими спутниками.

Геосинхронные орбиты никогда не очищаются от мусора, остатки вашего орбитального кольца практически навсегда останутся там, где кольцо было. Если орбитальное кольцо не скрепили космические лифты, то в этом случае оно улетит в дальний космос.

Итак, если вы хотите, чтобы ваш синдром Кесслера закончился в течение столетия, вы должны строго избегать любых спутников на высоте от 1000 до 30000 км. Орбита орбитального кольца (выше геостационарной орбиты) будет заполнена обломками этого кольца, но, поскольку все они начинаются на одной и той же орбите, оно образует тонкое планетарное кольцо, которого легко избежать, если вы хотите лететь в глубь планеты. космос.

Вы можете оправдать эти ограничения наличием космических лифтов: космический лифт — это, по сути, тонкий трос, который может быть сломан практически всем, что сталкивается с ним на орбитальной скорости. Чтобы обеспечить их безопасность, вам нужно избегать спутников / мусора, которые могут пересечь их пути. Таким образом, вы либо выводите свои спутники на низкую орбиту, которая быстро затухает, и можно показать, что они не приближаются к космическому лифту в течение их жизни, либо вы делаете спутники геостационарными, чтобы у них не было скорости относительно космических лифтов.

100 лет синдрома Кесслера — это слишком мало

Математика явно сложна, но это серьезная проблема, и ее изучала Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса.

Если предположить отсутствие новых запусков, с датой начала 4 мая 2009 г. количество объектов размером 10 см или более возрастет примерно с 14 000 до 50 000 за столетний период. Мы, конечно, запустили много спутников с 2009 года, так что нынешняя ситуация еще хуже; ситуация, описанная в вопросе, намного хуже.

Это исследование было основано на компьютерном моделировании, которое включало орбитальную механику, атмосферные вариации и солнечные циклы, усредненные по результатам нескольких запусков моделирования.

В этой статье не предсказывает, как долго продлится синдром Кесслера, но в ней говорится, что нынешнее поле обломков будет становиться все более переполненным в течение более 100 лет, даже без каких-либо запусков в будущем.

С вашим увеличенным космическим присутствием в качестве основы ситуация может длиться только дольше. Насколько я понимаю, это первичный фактор: продолжительность работы системы Кесслера - это общая масса на орбите, подверженная разрушению при столкновении. В то время как цилиндры О'Нила, безусловно, были бы достаточно прочными, чтобы выдержать небольшие удары. Общая масса в предложенной ситуации намного превышает количество, рассматриваемое в данной статье.

Еще один фактор: у вас довольно высокотехнологичное общество, какие шаги они предпринимают, чтобы избавиться от хлама?

Отследите кусок мусора на низкой орбите, поразите мощным лазерным импульсом, когда он пролетит над головой. Целью является не разрушение, а простое испарение небольшого количества материала — струя газа опускается, объект поднимается. Теперь он находится на более эллиптической орбите, перицентр ниже, сопротивление сбивает его быстрее.

Как только вы очистите несколько орбит, вы сможете запускать космические корабли в безопасные зоны — они содержат зеркала и линзы для перенаправления лазера. Теперь вы можете задействовать дополнительный мусор в лоб, что будет более эффективно. (С земли вы могли бы выстрелить почти в лоб по объектам на низкой орбите, но вы бы прошли через очень много атмосферы, прицелиться было бы проблемой, а рассеяние было бы намного хуже.)

Вам придется работать с осторожностью, очищая более высокие орбиты, чтобы не допустить попадания мусора на корабль на низкой орбите.

Ограничение этого подхода заключается в том, насколько мелкий мусор вы можете отслеживать.